JP6492326B2 - 製鉄制御システムおよび制御システム - Google Patents

Description

開示の実施形態は、製鉄制御システムおよび制御システムに関する。

従来、プラントを制御する制御システムとして、鉄鋼プラント内に設けられた複数の設備を制御する複数の制御装置を備える製鉄制御システムが知られている。

かかる製鉄制御システムにおいては、一部の設備であっても運転が停止すると、鉄鋼プラント全体に影響が及ぶおそれがあり、そのため、一部の制御装置に故障が生じた場合であっても、設備の運転を行えることが望ましい。このことは、例えば、水処理プラントや発電プラントなどを制御する制御システムについても同様である。

そこで、プラント各所の設備を制御する複数の制御装置に加え、バックアップ用の制御装置を別に設け、バックアップ制御を行うことができる制御システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

かかる制御システムは、複数の制御装置のいずれかが異常になった場合に、異常になった制御装置に関連するプログラムやデータを、データベースからバックアップ用の制御装置へダウンロードし、かかるバックアップ用の制御装置によってバックアップ制御を行う。

特開平１１−０３９００２号公報

しかしながら、従来の制御システムでは、プラント各所の設備を制御する複数の制御装置とは別に、バックアップ専用の制御装置を設ける必要があり、制御システムを構成する装置の数が増えることからシステムの信頼性を向上させることが難しい場合がある。

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、システムの信頼性を向上させることができる製鉄制御システムおよび制御システムを提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係る製鉄制御システムは、第１設備に対応する第１制御を実行する主制御部を備える第１制御装置と、第２設備に対応する第２制御を実行する主制御部を備える第２制御装置とを備える。前記第１制御装置は、前記第２制御を実行する副制御部を備え、前記第２制御装置は、前記第１制御を実行する副制御部を備える。

実施形態の一態様によれば、システムの信頼性を向上させることができる製鉄制御システムおよび制御システムを提供することができる。

図１は、実施形態に係る製鉄制御システムを有する鉄鋼プラントを示す図である。 図２は、実施形態に係る制御装置、駆動装置およびリモートＩ／Ｏ装置の接続関係および配置関係を示す図である。 図３は、実施形態に係る制御装置の構成例を示す図である。 図４は、駆動装置、リモートＩ／Ｏ装置、ＨＭＩおよびＥＷＳの構成例を示す図である。 図５は、第１〜第ｎ制御装置が正常動作している場合における、第１〜第ｎ制御装置の制御部と第１〜第ｎ設備との関係を示す図である。 図６は、第１制御装置に異常が発生した場合の例を示す図である。 図７は、第１および第２ネットワークにおけるデータ伝送マップを示す図である。 図８は、第１制御装置からの入力データのデータ伝送マップを示す図である。 図９は、第１〜第ｎ制御装置への出力データのデータ伝送マップを示す図である。 図１０は、第３および第４ネットワークにおけるデータ伝送マップを示す図である。 図１１は、第５および第６ネットワークにおけるデータ伝送マップを示す図である。 図１２は、各制御装置の入出力切替部による処理の流れを示すフローチャートである。 図１３は、図１２に示す出力データの引き渡し処理の流れを示すフローチャートである。 図１４は、駆動装置の入出力切替部による処理の流れを示すフローチャートである。 図１５は、図１４に示す入力データの引き渡し処理の流れを示すフローチャートである。 図１６は、選択テーブルの一例を示す図である。 図１７は、図１５に示す第１処理の流れを示すフローチャートである。 図１８は、図１５に示す第２処理の流れを示すフローチャートである。 図１９は、実施形態に係る制御装置の他の構成例を示す図である。 図２０は、実施形態に係る製鉄制御システムの他の構成例を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する製鉄制御システムおよび制御システムの実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

［１．鉄鋼プラント］
図１は、実施形態に係る製鉄制御システムを有する鉄鋼プラントを示す図である。図１に示すように、鉄鋼プラント２００は、第１〜第ｎ設備２０１₁〜２０１_n（ｎは整数）を有し、例えば、連続鋳造を行う。これらの設備２０１₁〜２０１_n（以下、設備２０１と総称する場合がある）は、製鉄制御システム１００によって制御される。

かかる製鉄制御システム１００は、第１〜第ｎ制御装置１₁〜１_nと、複数の駆動装置２_{1_1}〜２_{1_m}、２_{2_1}〜２_{2_p}、２_{3_1}〜２_{3_q}、・・・、２_{n_1}〜２_{n_k}と、複数のリモートＩ／Ｏ装置３_{1_1}〜３_{1_x}、３_{2_1}〜３_{2_y}、３_{3_1}〜３_{3_w}、・・・、３_{n_1}〜３_{n_z}とを備えている。

なお、以下において、第１〜第ｎ制御装置１₁〜１_nを制御装置１と総称し、駆動装置２_{1_1}〜２_{1_m}、２_{2_1}〜２_{2_p}、２_{3_1}〜２_{3_q}、・・・、２_{n_1}〜２_{n_k}を駆動装置２と総称する場合がある。また、リモートＩ／Ｏ装置３_{1_1}〜３_{1_x}、３_{2_1}〜３_{2_y}、３_{3_1}〜３_{3_w}、・・・、３_{n_1}〜３_{n_z}をリモートＩ／Ｏ装置３と総称する場合があり、設備２０１に配置されている駆動装置２およびリモートＩ／Ｏ装置３を設備機器と総称する場合がある。

第１設備２０１₁は、レードル７０と、レードルターレット７１と、タンディッシュ７３とを有する。かかる第１設備２０１₁では、レードルクレーン（不図示）により溶鋼を収容するレードル７０がレードルターレット７１に移載される。レードルターレット７１は、例えば、１８０度旋回することによって、レードル７０をタンディッシュ７３上に配置する。なお、タンディッシュ７３は、タンディッシュカー７５に搭載されている。

レードル７０に収容された溶鋼は、レードル７０底部のレードルスライディングノズル７２からタンディッシュ７３へ抽入される。レードルスライディングノズル７２の開度を調整することで、タンディッシュ７３内の溶鋼レベルが調整される。

タンディッシュ７３底部には、タンディッシュスライディングノズル７４が配置され、かかるタンディッシュスライディングノズル７４から溶鋼が第２設備２０１₂のモールド８０へ受け渡される。タンディッシュスライディングノズル７４の開度を調整することで、モールド８０内の溶鋼レベルが調整される。

レードルターレット７１、レードルスライディングノズル７２およびタンディッシュスライディングノズル７４などには、例えば、モータなどの駆動機構が取り付けられており、これら駆動機構は、駆動装置２_{1_1}〜２_{1_m}によって駆動される。また、第１設備２０１₁には、複数の計測装置が設けられており、これらの計測装置は、リモートＩ／Ｏ装置３_{1_1}〜３_{1_x}と接続される。

第２設備２０１₂は、モールド８０と、振動装置８１と、電磁撹拌装置８２と、水冷機構８３〜８５と、ピンチロール部８６と、昇降機構８７₁〜８７₄と、ダミーバーウインチ８８と、切断装置８９とを備える。

モールド８０は、振動装置８１によって鋳造方向に振動させられ、また、水冷機構８３によって冷却される。タンディッシュスライディングノズル７４からモールド８０の中空状部分に注入された溶鋼はモールド８０によって冷やされかつ振動が与えられ、また、電磁撹拌装置８２によって攪拌される。

モールド８０の下端内部には、ダミーバー（不図示）が挿入されている。モールド８０内に溶鋼が注入された後、先端にダミーバーが結合された鋳片がピンチロール部８６によってモールド８０から下方に引抜かれる。水冷機構８４、８５は、モールド８０から引抜かれた鋳片を冷却し、ピンチロール部８６は、冷却により固まりかけた鋳片を搬送する。

なお、図１では、鋳片を冷却する冷却機構として、２つの水冷機構８４、８５のみを図示しているが、鉄鋼プラント２００には、例えば、鋳片を前後左右方向からそれぞれ冷却するために４つの水冷機構が設けられてもよい。また、図１では、４つの昇降機構８７₁〜８７₄のみが図示されているが、例えば、昇降機構８７₁の上流側にも昇降機構８７が設けられてもよい。

ダミーバーウインチ８８は、ダミーバーの先端が昇降機構８７₄と対向する領域を通過したところで、ダミーバーの先端を引っかけてピンチロール部８６と同期運転を行う。その後、鋳片とダミーバーとの継ぎ目が昇降機構８７₄と対向する領域を通過したところで、ダミーバーウインチ８８がダミーバーを鋳片から切り離すようにして巻き上げる。

ダミーバーが切り離された後、ピンチロール部８６によって搬送された鋳片は、切断装置８９によって所望の長さに切断され、第３設備２０１₃に送られる。なお、昇降機構８７₁〜８７₄は、ピンチロール部８６のピンチロールを昇降する。

振動装置８１、電磁撹拌装置８２、ピンチロール部８６の各ピンチロール、昇降機構８７₁〜８７₄、ダミーバーウインチ８８および切断装置８９などには、例えば、モータなどの駆動機構が取り付けられており、これら駆動機構は、駆動装置２_{2_1}〜２_{2_p}によって駆動される。また、第２設備２０１₂には、複数の計測装置が設けられており、これらの計測装置は、リモートＩ／Ｏ装置３_{2_1}〜３_{2_y}と接続される。

第３設備２０１₃は、ロール昇降装置９０や搬送テーブル９１などが設けられている。ロール昇降装置９０は、鋳片を搬送するロールが切断装置８６によって切断されないように、ロールを個別に昇降することができる。また、搬送テーブル９１は、切断装置８９によって切断された鋳片を搬送する。かかるロール昇降装置９０や搬送テーブル９１などには、例えば、モータなどの駆動機構が取り付けられており、これら駆動機構は、駆動装置２_{3_1}〜２_{3_q}によって駆動される。

また、第３設備２０１₃には、複数の計測装置が設けられており、これらの計測装置は、リモートＩ／Ｏ装置３_{3_1}〜３_{3_w}と接続される。なお、第４設備２０１₄〜第ｎ設備２０１_nについても、同様に、設備内に設けられた駆動機構を駆動する駆動装置２や計測装置に接続されたリモートＩ／Ｏ装置３が配置される。また、リモートＩ／Ｏ装置３には、計測装置以外の機器も接続することができる。

上述したように、製鉄制御システム１００は、第１〜第ｎ制御装置１₁〜１_nを有しており、かかる第１〜第ｎ制御装置１₁〜１_nは、各設備２０１₁〜２０１_nに配置された駆動装置２やリモートＩ／Ｏ装置３を制御することにより、鉄鋼プラント２００の運転を行う。

なお、上述した第１〜第ｎ設備２０１₁〜２０１_nは一例であり、上述した構成に限定されない。例えば、タンディッシュスライディングノズル７４は、第１設備ではなく、第２設備として第２制御装置１₂で制御してもよく、また、切断装置８９は、第２設備ではなく、第３設備として第３制御装置１₃で制御してもよい。

また、製鉄制御システム１００は、複数のＨＭＩ（Human Machine Interface）４₁〜４_S（Ｓは２以上の整数）と、複数のＥＷＳ(Engineering WorkStation)５₁〜５_T（Ｔは２以上の整数）とを備えている。ＨＭＩ４₁〜４_S（以下、ＨＭＩ４と総称する場合がある）は、例えば、利用者の操作に基づき、制御装置１が実行する過去または現在の制御状態や設備２０１の状態を表示したり、制御装置１に制御を実行させたりする。また、ＥＷＳ５₁〜５_T（以下、ＥＷＳ５と総称する場合がある）は、例えば、利用者の操作に基づき、制御装置１のプログラムを変更する。

かかる製鉄制御システム１００は、システムの信頼性を向上させることができるように構成されており、以下、製鉄制御システム１００の構成について詳細に説明する。

［２．製鉄制御システム１００］
図２は、実施形態に係る制御装置１、駆動装置２およびリモートＩ／Ｏ装置３の接続関係および配置関係を示す図である。

図２に示すように、各制御装置１、各駆動装置２および各リモートＩ／Ｏ装置３は、第１ネットワーク６₁および第２ネットワーク６₂に接続される。制御装置１と駆動装置２およびリモートＩ／Ｏ装置３とは、第１ネットワーク６₁および第２ネットワーク６₂を介して互いにデータの送受信が可能である。

第１ネットワーク６₁および第２ネットワーク６₂は、制御装置１と駆動装置２およびリモートＩ／Ｏ装置３との間を通信可能に接続するための通信ネットワークであればよく、専用の通信ネットワークであっても、汎用の通信ネットワークであってもよい。

また、第１〜第ｎ制御装置１₁〜１_nは、互いに別体の制御装置であり、各設備２０１に対応する場所に分散配置される。例えば、各第１〜第ｎ制御装置１₁〜１_nは、図２に示すように、互いに異なる制御盤８₁〜８_nに収容される。このように分散配置されることから、落下や高温環境などの外的要因による影響を分散させることができ、製鉄制御システム１００の信頼性をさらに向上させることができる。なお、第１〜第ｎ制御装置１₁〜１_nは、その一部または全部を同じ場所に集中配置するようにしてもよい。

なお、図２に示す例では、制御装置１、駆動装置２およびリモートＩ／Ｏ装置３の符号として、各設備２０１との関係や数などを示す情報を下付文字で表しており、かかる下付文字のうち、「ｋ」、「ｍ」、「ｐ」、「ｑ」、「ｗ」、「ｘ」、「ｙ」、「ｚ」は、例えば、３以上の整数である。なお、制御装置１は、２以上であればよく、各設備２０１における駆動装置２やリモートＩ／Ｏ装置３は、１つずつであってもよい。

［２．１．制御装置１の構成］
図３は、制御装置１の構成例を示す図である。図３に示すように、制御装置１は、演算部１０と、第１〜第６インターフェイス（Ｉ／Ｆ）部１１、１２、２１〜２４と、入出力切替部１３、２５と、入力処理部１４、２６と、出力処理部１５、２７とを備える。

演算部１０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、フラッシュメモリやＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶部と、入出力ポートなどを有するマイクロコンピュータや各種の回路を含む。

演算部１０の記憶部には、ｎ個の仮想ＣＰＵを形成するためのプログラムが記憶されており、演算部１０のＣＰＵは、記憶部に記憶されているプログラムを実行することによって、ｎ個の仮想ＣＰＵとして機能する。

また、演算部１０の記憶部には、ｎ個の設備２０１に対応するｎ個の設備制御プログラムが記憶されている。ｎ個の仮想ＣＰＵは、ｎ個の設備制御プログラムを実行することによって、第１〜第ｎ制御部１６₁〜１６_nとして機能する。ｎ個の設備制御プログラムは、第１〜第ｎ設備制御プログラムであり、例えば、第１設備制御プログラムは、第１設備２０１₁を制御するためのプログラムであり、第ｎ設備制御プログラムは、第ｎ設備２０１_nを制御するためのプログラムである。演算部１０のＣＰＵが１つである場合、かかるＣＰＵは、例えば、第１〜第ｎ設備制御プログラムを順次実行する。

第１〜第ｎ制御部１６₁〜１６_n（以下、制御部１６と総称する場合がある）は、例えば、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）であり、シーケンス制御を行う。かかるシーケンス制御は、あらかじめ定められた順序または手続きに従って制御の各段階を順次進めていく制御方式である。なお、第１〜第ｎ制御部１６₁〜１６_nが行う処理は、シーケンス制御に限定されるものではなく、例えば、シーケンス制御に代えてまたは加えて、その他の演算処理、論理演算、データ処理などを行うことができる。

第１制御部１６₁は、第１設備２０１₁に配置された駆動装置２やリモートＩ／Ｏ装置３を制御し、第２制御部１６₂は、第２設備２０１₂に配置された駆動装置２やリモートＩ／Ｏ装置３を制御する。また、第３制御部１６₃は、第３設備２０１₃に配置された駆動装置２やリモートＩ／Ｏ装置３を制御し、第ｎ制御部１６_nは、第ｎ設備２０１_nに配置された駆動装置２やリモートＩ／Ｏ装置３を制御する。

なお、ここでは、第１〜第ｎ制御部１６₁〜１６_nは、仮想ＣＰＵで構成されるものとして説明したが、第１〜第ｎ制御部１６₁〜１６_nは、それぞれ物理的に独立したＣＰＵがそれぞれ設備制御プログラムを実行することによって構成されてもよい。

また、第１〜第ｎ制御装置１₁〜１_nがすべて正常動作している場合、第１〜第ｎ制御装置１₁〜１_nは、それぞれ一つの制御部１６が主制御部として対応する設備２０１に配置された駆動装置２やリモートＩ／Ｏ装置３を制御する。また、第１〜第ｎ制御装置１₁〜１_nにおける制御部１６₁〜１６_nのうち、主制御部以外の制御部１６は、副制御部であり、異常時に有効になるサブの制御部である。

副制御部は、主制御部による設備２０１に対する制御の実行と並行して設備２０１を制御するための演算処理を実行しており、主制御部が故障した場合に、設備２０１を制御するバックアップ用の副制御部である。

図５は、第１〜第ｎ制御装置１₁〜１_nが正常動作している場合における、第１〜第ｎ制御装置１₁〜１_nの制御部１６₁〜１６_nと設備２０１₁〜２０１_nとの関係を示す図である。

図５に示すように、第１制御装置１₁においては、第１制御部１６₁が主制御部として第１設備２０１₁に配置された駆動装置２やリモートＩ／Ｏ装置３を制御し、第２〜第ｎ制御部１６₂〜１６_nが副制御部として機能する。

また、第２制御装置１₂においては、第２制御部１６₂が主制御部として第２設備２０１₂に配置された駆動装置２やリモートＩ／Ｏ装置３を制御し、第１、第３〜第ｎ制御部１６₁、１６₃〜１６_nが副制御部として機能する。

また、第ｎ制御装置１_nにおいては、第ｎ制御部１６_nが主制御部として第ｎ設備２０１_nに配置された駆動装置２やリモートＩ／Ｏ装置３を制御し、第１〜第ｎ−１制御部１６₁〜１６_n-1が副制御部として機能する。

第１〜第ｎ制御装置１₁〜１_nのいずれかに異常が発生した場合、異常が発生した制御装置１が制御していた設備２０１は、異常が発生した制御装置１以外の制御装置１の副制御部によって制御される。

図６は、第１制御装置１₁に異常が発生した場合の例を示す図である。図６に示すように、第１制御装置１₁に異常が発生した場合、第１制御装置１₁の第１制御部１６₁により第１設備２０１₁を制御できない。この場合、例えば、第２制御装置１₂の副制御部である第１制御部１６₁が第１設備２０１₁を制御する。これにより、第１設備２０１₁の運転を継続して行うことができる。なお、第３〜第ｎ制御装置１₃〜１_nのいずれかの副制御部である第１制御部１６₁が第１設備２０１₁を制御することもできる。

また、第２制御装置１₂に異常が発生した場合、第２制御装置１₂以外の制御装置１の副制御部である第２制御部１６₂（例えば、第１制御装置１₁の第２制御部１６₂）が第２設備２０１₂を制御することができる。これにより、第２制御装置１₂に異常が発生した場合であっても、第２設備２０１₂の運転を行うことができる。

このように、第１〜第ｎ制御装置１₁〜１_n（ｎは２以上）のいずれかが故障した場合であっても、故障した制御装置１以外の制御装置１が設備の制御を行うことができる。そのため、バックアップ専用の制御装置を別途設ける場合に比べ、制御装置の数を低減させて製鉄制御システムの信頼性を向上させることができ、また、システム構築のコストも低減することができる。また、第１〜第ｎ制御装置１₁〜１_nを全て同じ構成にすることができるため、システム構築コストを抑えることができる。

図３に戻って、制御装置１の説明を続ける。制御装置１の第１および第２インターフェイス部１１、１２は、第１および第２ネットワーク６₁、６₂を介して駆動装置２やリモートＩ／Ｏ装置３との間でデータの送受信を行う。

第１インターフェイス部１１は、第１ネットワーク６₁上に流れるデータを取得して入出力切替部１３に渡し、入出力切替部１３から渡されたデータを第１ネットワーク６₁に出力する。また、第２インターフェイス部１２は、第２ネットワーク６₂上に流れるデータを取得して入出力切替部１３に渡し、入出力切替部１３から渡されたデータを第２ネットワーク６₂に出力する。

入出力切替部１３は、第１および第２インターフェイス部１１、１２からデータを取得すると、取得したデータを入力処理部１４へ渡し、また、出力処理部１５から取得したデータを第１および第２インターフェイス部１１、１２へ渡す。

入力処理部１４は、入出力切替部１３から取得したデータを演算部１０へ渡し、出力処理部１５は、演算部１０から取得したデータを入出力切替部１３へ渡す。制御部１６は、入力処理部１４からデータを取得し、また、入力処理部１４から取得したデータや設備制御プログラムに従って駆動装置２やリモートＩ／Ｏ装置３を制御するためのデータを生成して出力処理部１５へ渡す。

また、第３および第４インターフェイス部２１、２２は、第３および第４ネットワーク６₃、６₄を介してＨＭＩ４との間でデータの送受信を行う。また、第５および第６インターフェイス部２３、２４は、第５および第６ネットワーク６₅、６₆を介してＥＷＳ５との間でデータの送受信を行う。なお、第３〜第６ネットワーク６₃〜６₆は、制御装置１とＨＭＩ４やＥＷＳ５との間を通信可能に接続するための通信ネットワークであればよく、専用の通信ネットワークであっても、汎用の通信ネットワークであってもよい。

第３インターフェイス部２１は、第３ネットワーク６₃上に流れるデータを取得して入出力切替部２５に渡し、入出力切替部２５から渡されたデータを第３ネットワーク６₃に出力する。また、第４インターフェイス部２２は、第４ネットワーク６₄上に流れるデータを取得して入出力切替部２５に渡し、入出力切替部２５から渡されたデータを第４ネットワーク６₄に出力する。

第５インターフェイス部２３は、第５ネットワーク６₅上に流れるデータを取得して入出力切替部２５に渡し、入出力切替部２５から渡されたデータを第５ネットワーク６₅に出力する。また、第６インターフェイス部２４は、第６ネットワーク６₆上に流れるデータを取得して入出力切替部２５に渡し、入出力切替部２５から渡されたデータを第６ネットワーク６₆に出力する。

入出力切替部２５は、第３〜第６インターフェイス部２１〜２４からデータを取得すると、取得したデータを入力処理部２６へ渡す。また、入出力切替部２５は、出力処理部２７から取得したデータを第３および第４インターフェイス部２１、２２または第５および第６インターフェイス部２３、２４へ渡す。

入力処理部２６は、入出力切替部２５から取得したデータを演算部１０へ渡し、出力処理部２７は、演算部１０から取得したデータを入出力切替部２５へ渡す。制御部１６は、このようにデータの受け渡しを行うことによって、ＨＭＩ４やＥＷＳ５などの管理機器からの指示を実行する。

例えば、制御部１６は、ＨＭＩ４との間でデータの受け渡しを行うことによって、制御装置１が実行する過去または現在の制御状態や設備２０１の状態をＨＭＩ４に表示したり、ＨＭＩ４への操作入力に応じた制御を制御装置１に実行させたりすることができる。

また、演算部１０は、ＥＷＳ５との間でデータの受け渡しを行うことによって、演算部１０の記憶部に記憶された第１〜第ｎ設備制御プログラムを変更することができる。なお、設備制御プログラムの変更は、第１〜第ｎ設備制御プログラムのそれぞれについて行うことができる。

［２．２．駆動装置２、リモートＩ／Ｏ装置３、ＨＭＩ４およびＥＷＳ５の構成］
次に、駆動装置２、リモートＩ／Ｏ装置３、ＨＭＩ４およびＥＷＳ５の構成について説明する。図４は、駆動装置２、リモートＩ／Ｏ装置３、ＨＭＩ４およびＥＷＳ５の構成例を示す図である。

図４に示すように、駆動装置２は、第１および第２インターフェイス（Ｉ／Ｆ）部３１₁、３２₁と、入出力切替部３３₁と、入力処理部３４₁と、出力処理部３５₁と、制御部３６₁とを備える。また、リモートＩ／Ｏ装置３は、第１および第２インターフェイス（Ｉ／Ｆ）部３１₂、３２₂と、入出力切替部３３₂と、入力処理部３４₂と、出力処理部３５₂と、制御部３６₂とを備える。

また、ＨＭＩ４は、第１および第２インターフェイス（Ｉ／Ｆ）部３１₃、３２₃と、入出力切替部３３₃と、入力処理部３４₃と、出力処理部３５₃と、制御部３６₃とを備える。また、ＥＷＳ５は、第１および第２インターフェイス（Ｉ／Ｆ）部３１₄、３２₄と、入出力切替部３３₄と、入力処理部３４₄と、出力処理部３５₄と、制御部３６₄とを備える。

第１インターフェイス部３１₁、３１₂は、第１ネットワーク６₁を介して制御装置１との間でデータの送受信を行い、第２インターフェイス部３２₁、３２₂は、第２ネットワーク６₂を介して制御装置１との間でデータの送受信を行う。

また、第１インターフェイス部３１₃は、第３ネットワーク６₃を介して制御装置１との間でデータの送受信を行い、第２インターフェイス部３２₃は、第４ネットワーク６₄を介して制御装置１との間でデータの送受信を行う。

また、第１インターフェイス部３１₄は、第５ネットワーク６₅を介して制御装置１との間でデータの送受信を行い、第２インターフェイス部３２₄は、第６ネットワーク６₆を介して制御装置１との間でデータの送受信を行う。

以下においては、冗長な説明になることを防ぐため、便宜上、第１インターフェイス部３１₁〜３１₄を第１インターフェイス部３１と総称し、第２インターフェイス部３２₁〜３２₄を第２インターフェイス部３２と総称し、入出力切替部３３₁〜３３₄（選択部の一例）を入出力切替部３３と総称する場合がある。また、入力処理部３４₁〜３４₄を入力処理部３４と総称し、出力処理部３５₁〜３５₄を出力処理部３５と総称し、制御部３６₁〜３６₄を制御部３６と総称し、第１〜第６ネットワーク６₁〜６₆をネットワーク６と総称する場合がある。

第１および第２インターフェイス部３１、３２は、それぞれ異なるネットワーク６上に流れるデータのうち制御装置１から送信されるデータを取得して入出力切替部３３に渡し、入出力切替部３３から渡されたデータをそれぞれ異なるネットワーク６に出力する。

入出力切替部３３は、第１および第２インターフェイス部３１、３２からデータを取得すると、取得したデータを入力処理部３４へ渡し、出力処理部３５から取得したデータを第１および第２インターフェイス部３１、３２へ渡す。

入力処理部３４は、入出力切替部３３から取得したデータを制御部３６へ渡し、出力処理部３５は、制御部３６から取得したデータを入出力切替部３３へ渡す。制御部３６は、入力処理部３４および出力処理部３５を介してデータの受け渡しを行う。

例えば、駆動装置２の制御部３６₁は、入力処理部３４₁から取得したデータに基づいて駆動機器を駆動する制御を行い、また、駆動機器の制御状態などを示すデータを出力処理部３５₁へ渡す。また、リモートＩ／Ｏ装置３の制御部３６₂は、入力処理部３４₂から取得したデータに基づいて計測機器や、電磁弁および遮断弁などのアクチュエータを制御し、また、計測機器によって測定された情報を含むデータを出力処理部３５₂へ渡す。

［２．３．データ伝送マップ］
ここで、ネットワーク６におけるデータ伝送マップについて説明する。なお、駆動装置２およびリモートＩ／Ｏ装置３を設備機器と総称する場合があり、ＨＭＩ４およびＥＷＳ５を管理機器と総称する場合がある。また、制御装置１から設備機器や管理機器へ送信されるデータを入力データとし、設備機器や管理機器から制御装置１へ送信されるデータを出力データとする。

［２．３．１．第１および第２ネットワーク６₁、６₂におけるデータ伝送マップ］
まず、第１および第２ネットワーク６₁、６₂におけるデータ伝送マップについて説明する。図７は、第１および第２ネットワーク６₁、６₂におけるデータ伝送マップを示す図であり、図８は、図７に示すデータ伝送マップのうち第１制御装置１₁からの入力データのデータ伝送マップを示す図である。

図７に示すように、第１〜第ｎ制御装置１₁〜１_nからの入力データは、制御装置１₁の入力データから制御装置１_nの入力データにかけて順番に第１〜第ｎ制御装置１₁〜１_nから駆動装置２およびリモートＩ／Ｏ装置３へ送信される。また、第１〜第ｎ制御装置１₁〜１_nへの出力データは、第ｎ制御装置１_nからの入力データの後に、駆動装置２およびリモートＩ／Ｏ装置３からすべての第１〜第ｎ制御装置１₁〜１_nへ送信される。

第１制御装置１₁の入力データは、図８に示すように、駆動装置２_{1_1}宛の入力データからリモートＩ／Ｏ装置３_{n_z}宛の入力データにかけて順に制御装置１₁から駆動装置２およびリモートＩ／Ｏ装置３へ送信される。

各設備２０１に配置された駆動装置２およびリモートＩ／Ｏ装置３への入力データは、制御装置１の各設備２０１に対応する制御部１６によって生成されて出力処理部１５へ渡される。

例えば、第１設備２０１₁に配置された駆動装置２およびリモートＩ／Ｏ装置３への入力データは、第１制御装置１₁の第１制御部１６₁によって生成されて出力処理部１５へ渡される。また、第２設備２０１₂に配置された駆動装置２およびリモートＩ／Ｏ装置３への入力データは、第１制御装置１₁の第２制御部１６₂によって生成されて出力処理部１５へ渡される。

第１制御装置１₁の各入力データには、駆動装置２用制御データまたはリモートＩ／Ｏ装置３用制御データが含まれており、さらに、制御装置１₁が正常であるか否かを判定するための正常検出用データが含まれている。

また、各第２〜第ｎ制御装置１₂〜１_nの入力データのデータ伝送マップは、図８に示す正常検出用データが各第２〜第ｎ制御装置１₂〜１_nの正常検出用データである点以外は、図８に示す第１制御装置１₁についてのデータ伝送マップと同じである。各駆動装置２および各リモートＩ／Ｏ装置３は、各制御装置１₁〜１_nの正常検出用データに基づいて、制御装置１₁〜１_nが正常であるか否かを判定することができる。

正常検出用データは、例えば、１周期分の入力データ（例えば、図７参照）を生成する毎に演算部１０によってカウントされる値であり、各制御装置１の演算部１０は、ｎビット（ｎは２以上の整数）のカウンタをインクリメントすることで正常検出用データを生成する。

例えば、演算部１０は、−３２７６８から＋３２７６７までを繰り返し＋１ずつインクリメントして正常検出用データを生成することができる。なお、正常検出用データは、制御部１６単位や演算部１０単位で生成することができる。

各制御装置１の各制御部１６は、それぞれ制御対象となる駆動装置２およびリモートＩ／Ｏ装置３に対する制御データ（図７参照）を生成し、各制御データに正常検出用データを付加して生成した入力データを出力処理部１５に渡す。

なお、各制御装置１の演算部１０は、上述したカウント値に代えて、正常か異常かを示す情報を正常検出用データとして生成することもできる。例えば、正常検出用データが１ビットである場合、正常を示す情報として、「１」を、異常を示す情報として、「０」が設定される。

次に、第１〜第ｎ制御装置１₁〜１_nへの出力データのデータ伝送マップについて説明する。図９は、第１〜第ｎ制御装置１₁〜１_nへの出力データのデータ伝送マップを示す図である。

図９に示すように、駆動装置２_{1_1}の出力データからリモートＩ／Ｏ装置３_{n_z}の出力データにかけて順に各駆動装置２および各リモートＩ／Ｏ装置３からすべての第１〜第ｎ制御装置１₁〜１_n宛に送信される。

駆動装置２の各出力データには、駆動装置２から制御装置１へ通知されるデータである通知データが含まれており、さらに、駆動装置２が正常であるか否かを判定するための正常検出用データが含まれている。かかる正常検出用データは、例えば、制御装置１の正常検出用データと同様にカウント値であってもよく、または、正常か異常かを示す情報であってもよい。

また、リモートＩ／Ｏ装置３の各出力データには、リモートＩ／Ｏ装置３から制御装置１へ通知されるデータである通知データが含まれており、さらに、リモートＩ／Ｏ装置３が正常であるか否かを判定するための正常検出用データが含まれている。かかる正常検出用データは、例えば、制御装置１の正常検出用データと同様にカウント値であってもよく、または、正常か異常かを示す情報であってもよい。

［２．３．２．第３〜第６ネットワーク６₃〜６₆におけるデータ伝送マップ］
次に、第３〜第６ネットワーク６₃〜６₆におけるデータ伝送マップについて説明する。

図１０は、第３および第４ネットワーク６₃、６₄における伝送マップを示す図であり、図１１は、第５および第６ネットワーク６₅、６₆におけるデータ伝送マップを示す図である。なお、図１０のデータ伝送マップと図１１のデータ伝送マップは、ＨＭＩ４かＥＷＳ５かの違いのみであり、冗長な記載を避けるため、図１０のデータ伝送マップについて説明し、図１１のデータ伝送マップについての説明を省略する。

図１０に示すように、第１〜第ｎ制御装置１₁〜１_nからの入力データは、制御装置１₁の入力データから制御装置１_nの入力データにかけて順番に第１〜第ｎ制御装置１₁〜１_nからＨＭＩ４へ送信される。また、ＨＭＩ４₁〜４_Sからの出力データは、第ｎ制御装置１_nからの入力データの後に、ＨＭＩ４₁の出力データからＨＭＩ４_Sの出力データにかけて第１〜第ｎ制御装置１₁〜１_nへ送信される。

各制御装置１からの入力データには、第１〜第ｎ制御部１６₁〜１６_nからの複数の入力データが含まれており、各制御部１６からの入力データには、制御部１６からのＨＭＩ４へのデータと、制御部１６の正常検出用データとが含まれている。かかる正常検出用データは、例えば、制御装置１の正常検出用データと同様にカウント値であってもよく、または、正常か異常かを示す情報であってもよい。

また、ＨＭＩ４からの出力データには、ＨＭＩ４から制御部１６へのデータと、ＨＭＩ４の正常検出用データとが含まれている。例えば、ＨＭＩ４₁からの出力データは、ＨＭＩ４₁から各制御部１６へのデータにＨＭＩ４₁の正常検出用データが付加されたデータである。かかるＨＭＩ４のデータは、ＨＭＩ４の制御部３６₃によって生成される。なお、ＥＷＳ５のデータの場合は、ＥＷＳ５の制御部３６₄によって生成される。

ＨＭＩ４から制御部１６へのデータは、例えば、制御装置１が実行する過去または現在の制御状態や設備２０１の状態を示す情報の送信要求指令であり、制御部１６からＨＭＩ４へのデータは、例えば、送信要求指令に応じた情報である。また、ＥＷＳ５から制御部１６へのデータは、例えば、設備制御プログラムの表示要求や変更要求であり、制御部１６からＥＷＳ５へのデータは、例えば、設備制御プログラムを表示するための表示情報である。

［２．４．制御装置１の入出力切替部１３による処理］
次に、各制御装置１の入出力切替部１３による処理について説明する。図１２は、各制御装置１の入出力切替部１３による処理の流れを示すフローチャートである。かかる処理は、１周期分のデータ（例えば、図７、図１０または図１１参照）の受け渡しを行う毎に繰り返し実行される。

なお、以下においては、制御装置１の通信対象が駆動装置２やリモートＩ／Ｏ装置３などの設備機器であるものとして説明するが、制御装置１の通信対象がＨＭＩ４およびＥＷＳ５などの管理機器である場合も、同様の処理が行われる。

図１２に示すように、入出力切替部１３は、設備機器への入力データを出力処理部１５から取得したか否かを判定する（ステップＳ１０）。かかる処理において、入力データを出力処理部１５から取得したと判定すると（ステップＳ１０；Ｙｅｓ）、入出力切替部１３は、取得した入力データを第１および第２インターフェイス部１１、１２へ渡す（ステップＳ１１）。これにより、設備機器への入力データが第１および第２ネットワーク６₁、６₂へ送信される。

ステップＳ１１の処理が終了した場合、または、入力データを出力処理部１５から取得していないと判定した場合（ステップＳ１０；Ｎｏ）、入出力切替部１３は、１周期分の出力データ（例えば、図９参照）を取り込み済みであるか否かを判定する（ステップＳ１２）。

１周期分の出力データを取り込み済みではないと判定した場合（ステップＳ１２；Ｎｏ）、入出力切替部１３は、第１インターフェイス部１１の通信が正常であるかどうかを判定する（ステップＳ１３）。第１インターフェイス部１１の通信が正常であると判定した場合（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）、入出力切替部１３は、ネットワーク６から第１インターフェイス部１１で受信した出力データを取り込む（ステップＳ１４）。

ステップＳ１４の処理が終了した場合、または、ステップＳ１３において、第１インターフェイス部１１の通信が正常ではないと判定した場合（ステップＳ１３；Ｎｏ）、入出力切替部１３は、第２インターフェイス部１２の通信が正常であるかどうかを判定する（ステップＳ１５）。

ステップＳ１５において、入出力切替部１３は、第２インターフェイス部１２の通信が正常であると判定した場合（ステップＳ１５；Ｙｅｓ）、ネットワーク６から第２インターフェイス部１２で受信した出力データを取り込む（ステップＳ１６）。

ステップＳ１６の処理が終了した場合、または、ステップＳ１５において第２インターフェイス部１２の通信が異常であると判定した場合（ステップＳ１５；Ｎｏ）、入出力切替部１３は、１周期分の出力データ（例えば、図９参照）を取り込み済みであるか否かを判定する（ステップＳ１７）。

ステップＳ１７において１周期分の出力データを取り込み済みであると判定すると（ステップＳ１７；Ｙｅｓ）、入出力切替部１３は、出力データの引き渡し処理を行う（ステップＳ１８）。かかる処理は、図１３に示すステップＳ２０〜Ｓ２６の処理であり、後で詳述する。

ステップＳ１８の処理が終了した場合、ステップＳ１２において１周期分の出力データを取り込み済みであると判定した場合（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）、または、ステップＳ１７において１周期分の出力データを取り込み済みではないと判定した場合（ステップＳ１７；Ｎｏ）、入出力切替部１３は、１周期分のデータ（例えば、図７参照）の受け渡しが完了したか否かを判定する（ステップＳ１９）。

１周期分のデータの受け渡しが完了していないと判定した場合（ステップＳ１９；Ｎｏ）、入出力切替部１３は、処理をステップＳ１０へ移行する。一方、１周期分のデータの受け渡しが完了していると判定した場合（ステップＳ１９；Ｙｅｓ）、入出力切替部１３は、図１２に示す処理を終了する。

このように、第１〜第ｎ制御装置１₁〜１_nは、第１および第２インターフェイス部１１、１２を有することから、これら第１および第２インターフェイス部１１、１２のうち一つが故障した場合であっても、設備機器や管理機器との間で通信を行うことができる。

次に、図１２に示すステップＳ１８の出力データの引き渡し処理について説明する。図１３は、図１２に示す出力データの引き渡し処理の流れを示すフローチャートである。

図１３に示すように、入出力切替部１３は、例えば、駆動装置２_{1_1}を第１設備機器とし、かかる第１設備機器からの出力データを判定対象データに設定し（ステップＳ２０）、かかる判定対象データが正常であるか否かを判定する（ステップＳ２１）。

かかる処理において、入出力切替部１３は、第１インターフェイス部１１で取得された判定対象データに含まれる正常検出用データに基づいて判定対象データが異常であるか否かを判定する。入出力切替部１３は、例えば、正常検出用データがカウント値である場合、かかるカウント値が前回のカウント値からインクリメントされたものであれば、判定対象データが正常であると判定し、そうでなければ、判定対象データが異常であると判定する。

また、入出力切替部１３は、正常検出用データが正常か異常かを示す情報である場合、正常検出用データが正常を示す情報であれば、判定対象データが正常であると判定し、正常検出用データが異常を示す情報であれば、判定対象データが異常であると判定する。

ステップＳ２１において、判定対象データが正常であると判定した場合（ステップＳ２１；Ｙｅｓ）、入出力切替部１３は、第１インターフェイス部１１で取得された判定対象データを入力処理部１４へ渡す（ステップＳ２２）。

ステップＳ２１において、判定対象データが異常であると判定した場合（ステップＳ２１；Ｎｏ）、入出力切替部１３は、第２インターフェイス部１２で取得された判定対象データに含まれる正常検出用データに基づいて判定対象データが異常であるか否かを判定する（ステップＳ２３）。かかる処理において、判定対象データが異常であるか否かの判定は、ステップＳ２１の処理と同様に行われる。

ステップＳ２３において、判定対象データが正常であると判定した場合（ステップＳ２３；Ｙｅｓ）、入出力切替部１３は、第２インターフェイス部１２で取得された判定対象データを入力処理部１４へ渡す（ステップＳ２４）。

ステップＳ２４の処理が終了した場合、ステップＳ２２の処理が終了した場合、または、ステップＳ２３において、判定対象データが異常であると判定した場合（ステップＳ２３；Ｎｏ）、入出力切替部１３は、全ての設備機器からの出力データを判定対象データとして設定したか否かを判定する（ステップＳ２５）。

入出力切替部１３は、全ての設備機器からの出力データを判定対象データとして設定した場合（ステップＳ２５；Ｙｅｓ）、図１３に示す処理を終了する。一方、全ての設備機器からの出力データを判定対象データとして設定していない場合（ステップＳ２５；Ｎｏ）、入出力切替部１３は、次の設備機器からの出力データを判定対象データに設定し（ステップＳ２６）、処理をステップＳ２１へ移行する。

なお、ステップＳ２６における「次の設備機器」とは、例えば、図９に示すデータ伝送マップの場合、判定対象データとして設定した最新の出力データが駆動装置２_{1_2}である場合、駆動装置２_{1_3}である。

また、入力処理部１４に渡された出力データは、各制御部１６によって対応する出力データが取得される。例えば、第１制御部１６₁は、第１設備２０１₁に配置された駆動装置２やリモートＩ／Ｏ装置３からの出力データを入力処理部１４から取得し、第２制御部１６₂は、第２設備２０１₂に配置された駆動装置２やリモートＩ／Ｏ装置３からの出力データを入力処理部１４から取得する。

このように、第１〜第ｎ制御装置１₁〜１_nは、正常検出用データに基づき、出力データの異常を検出することができることから、一方のネットワーク６上の出力データが異常である場合であっても、正常な出力データを判定して取得することができる。

また、第１〜第ｎ制御装置１₁〜１_nは、第１〜第ｎ制御部１６₁〜１６_nを有しており、これらの第１〜第ｎ制御部１６₁〜１６_nのすべてがそれぞれ対応する設備制御プログラムを実行して入力データの送信や出力データの受信を行う。すなわち、第１〜第ｎ制御装置１₁〜１_nはいずれも、第１〜第ｎ制御部１６₁〜１６_nによる制御の演算処理を行う。そのため、１周期分のデータの処理が終わった時点で、第１〜第ｎ制御装置１₁〜１_n間で第１〜第ｎ制御部１６₁〜１６_nでの制御処理状態は同じである。

これにより、第１〜第ｎ制御装置１₁〜１_nのうち一部の制御装置１が故障した場合であっても、故障した制御装置１に対応する設備２０１の運転をシームレスに行うことができる。なお、制御装置１は、主制御部のみ実行し、他の制御装置１が故障した場合に、副制御部を実行することもでき、これによっても、故障した制御装置１に対応する設備２０１の運転を再開することができる。

また、ＨＭＩ４やＥＷＳ５から、第１〜第ｎ制御装置１₁〜１_nのｎ個の設備制御プログラムへのアクセスや設備制御プログラムの変更を行うことができる。また、第１〜第ｎ制御装置１₁〜１_nのうち一部の制御装置１が故障した場合であっても、ＨＭＩ４やＥＷＳ５から、故障していない残りの制御装置１の第１〜第ｎ設備制御プログラムへのアクセスや第１〜第ｎ設備制御プログラムのそれぞれの変更を行うことができる。

［２．５．入出力切替部３３による処理］
次に、入出力切替部３３によって行われる処理について説明する。図１４は、駆動装置２の入出力切替部３３₁による処理の流れを示すフローチャートである。かかる処理は、１周期分のデータの受け渡しを行う毎に繰り返し実行される。

図１４に示すように、入出力切替部３３₁は、制御装置１への出力データを出力処理部３５₁から取得したか否かを判定する（ステップＳ３０）。かかる処理において、出力データを出力処理部３５₁から取得したと判定すると（ステップＳ３０；Ｙｅｓ）、入出力切替部３３₁は、取得した出力データを第１および第２インターフェイス部３１₁、３２₁へ渡す（ステップＳ３１）。

ステップＳ３１の処理が終了した場合、または、出力データを出力処理部３５₁から取得していないと判定した場合（ステップＳ３０；Ｎｏ）、入出力切替部３３₁は、１周期分の自装置宛（例えば、駆動装置２_{1_1}の場合、駆動装置２_{1_1}宛）の入力データを取り込み済みであるか否かを判定する（ステップＳ３２）。

入力データを取り込み済みではないと判定した場合（ステップＳ３２；Ｎｏ）、入出力切替部３３₁は、第１インターフェイス３１₁の通信が正常であるかどうかを判定する（ステップＳ３３）。第１インターフェイス３１₁の通信が正常であると判定した場合（ステップＳ３３；Ｙｅｓ）、入出力切替部３３₁は、ネットワーク６₁から第１インターフェイス３１₁で受信した入力データを取り込む（ステップＳ３４）。

ステップＳ３４の処理が終了した場合、または、ステップＳ３３において、第１インターフェイス３１₁の通信が異常であると判定した場合（ステップＳ３３；Ｎｏ）、入出力切替部３３₁は、第２インターフェイス３２₁の通信が正常であるかどうかを判定する（ステップＳ３５）。

ステップＳ３５において、入出力切替部３３₁は、第２インターフェイス３２₁の通信が正常であると判定した場合（ステップＳ３５；Ｙｅｓ）、ネットワーク６₂から第２インターフェイス部３２₁で受信した入力データを取り込む（ステップＳ３６）。

ステップＳ３６の処理が終了した場合、または、ステップＳ３５において第２インターフェイス３２₁の通信が異常であると判定した場合（ステップＳ３５；Ｎｏ）、入出力切替部３３₁は、ステップＳ３２の処理と同様に、入力データを取り込み済みであるか否かを判定する（ステップＳ３７）。

ステップＳ３７において入力データを取り込み済みであると判定すると（ステップＳ３７；Ｙｅｓ）、入出力切替部３３₁は、入力データの引き渡し処理を行う（ステップＳ３８）。かかる処理は、図１５に示すステップＳ４０〜Ｓ４５の処理であり、後で詳述する。

ステップＳ３８の処理が終了した場合、ステップＳ３２において入力データを取り込み済みであると判定した場合（ステップＳ３２；Ｙｅｓ）、または、ステップＳ３７において１周期分の入力データを取り込み済みではないと判定した場合（ステップＳ３７；Ｎｏ）、入出力切替部３３₁は、１周期分の自装置宛の出力データおよび入力データの受け渡しが完了したか否かを判定する（ステップＳ３９）。

１周期分の出力データおよび入力データの受け渡しが完了していないと判定した場合（ステップＳ３９；Ｎｏ）、入出力切替部３３₁は、処理をステップＳ３０へ移行する。一方、１周期分の出力データおよび入力データの受け渡しが完了していると判定した場合（ステップＳ３９；Ｙｅｓ）、入出力切替部３３₁は、図１４に示す処理を終了する。

なお、入出力切替部３３₂〜３３₄によって行われる処理は、入力データや出力データの内容およびデータ伝送マップが異なる以外は駆動装置２の入出力切替部３３₁と同様の処理であり、自装置名や添え字部分の数字を入れ替える等によって読み替えることができる。以下、同様である。

このように、設備機器や管理機器の入出力切替部３３は、第１および第２インターフェイス部３１、３２を有することから、これら第１および第２インターフェイス部３１、３２のうち一つが故障した場合であっても、制御装置１との間で通信を行うことができる。

次に、図１４に示すステップＳ３８の入力データの引き渡し処理について説明する。図１５は、図１４に示す入力データの引き渡し処理の流れを示すフローチャートである。

図１５に示すように、入出力切替部３３₁は、制御装置１₁〜１_nから取得した自装置宛の入力データのうち主制御部からの入力データが正常であるか否かを判定する第１処理を行う（ステップＳ４０）。かかる第１処理は、図１７に示すステップＳ５０〜５３の処理であり、後で詳述する。

入出力切替部３３₁は、例えば、選択テーブルを記憶しており、かかる選択テーブルに基づき、第１〜第ｎ制御装置１₁〜１_nから取得した自装置宛の入力データのうち、どの入力データが主制御部からの入力データであるか否かを判定する。図１６は、選択テーブルの一例を示す図である。

図１６に示すように、選択テーブルは、「設備番号」の情報と「選択順序」の情報とが対応付けられた情報である。入出力切替部３３₁には、自装置が設置されている設備に対応する設備番号が設定されており、入出力切替部３３₁は、設定されている設備番号に基づいて、選択順序が１番である制御装置１の制御部１６を主制御部として判定する。

例えば、駆動装置２_{1_1}の入出力切替部３３₁には、駆動装置２_{1_1}が設置されている第１設備２０１₁に対応する設備番号「１」の情報が設定されている。駆動装置２_{1_1}の入出力切替部３３₁は、設定されている設備番号「１」の情報に基づき、第１制御装置１₁の制御部１６₁を主制御部として判定する。

また、例えば、駆動装置２_{n_1}の入出力切替部３３₁には、駆動装置２_{n_1}が設置されている第ｎ設備２０１_nに対応する設備番号「ｎ」の情報が設定されている。駆動装置２_{n_1}の入出力切替部３３₁は、設定されている設備番号「ｎ」の情報に基づき、第ｎ制御装置１_nの制御部１６_nを主制御部として判定する。

ステップＳ４０の第１処理が終了した場合、入出力切替部３３₁は、第１および第２インターフェイス部３１₁、３２₁への主制御部からの入力データが共に異常であるか否かを判定する（ステップＳ４１）。

第１および第２インターフェイス部３１₁、３２₁への主制御部からの入力データが共に異常であると判定すると（ステップＳ４１；Ｙｅｓ）、入出力切替部３３₁は、所定の規則に従って副制御部を選択する（ステップＳ４２）。入出力切替部３３₁には、上述したように選択テーブルが設定されており、入出力切替部３３₁はかかる選択テーブルに基づいて副制御部を選択する。

例えば、駆動装置２_{1_1}の入出力切替部３３₁は、設定されている設備番号「１」の情報と選択テーブル（例えば、図１６参照）に基づき、第２制御装置１₂の第１御部１６₁を副制御部として選択する。また、駆動装置２_{3_1}の入出力切替部３３₁は、設定されている設備番号「３」の情報と選択テーブルに基づき、第４制御装置１₄の第３制御部１６₃を副制御部として選択する。

次に、ステップＳ４２の処理が終了した場合、入出力切替部３３₁は、第１〜第ｎ制御装置１₁〜１_nから取得した自装置宛の入力データのうち、選択した副制御部からの入力データが正常であるか否かを判定する第２処理を行う（ステップＳ４３）。かかる第２処理は、図１８に示すステップＳ６０〜６３の処理であり、後で詳述する。

ステップＳ４３の第２処理が終了した場合、入出力切替部３３₁は、選択された副制御部からの第１および第２インターフェイス部３１₁、３２₁への入力データが共に異常であるか否かを判定する（ステップＳ４４）。

選択された副制御部からの第１および第２インターフェイス部３１₁、３２₁への入力データが共に異常であると判定すると（ステップＳ４４；Ｙｅｓ）、入出力切替部３３₁は、所定の規則に従って次の副制御部を選択し（ステップＳ４５）、処理をステップＳ４３に移行する。

例えば、駆動装置２_{1_1}の入出力切替部３３₁は、ステップＳ４４で第２制御装置１₂の第１制御部１６₁からの入力データが異常であると判定された場合、第３制御装置１₃の第１制御部１６₁を次の副制御部として選択する。また、駆動装置２_{3_1}の入出力切替部３３₁は、ステップＳ４４で第４の制御装置１₄の第３制御部１６₃からの入力データが異常であると判定された場合、第５の制御装置１₅の第３制御部１６₃を次の副制御部として選択する。

ステップＳ４１において第１および第２インターフェイス部３１₁、３２₁への主制御部からの入力データが共に異常ではないと判定された場合（ステップＳ４１；Ｎｏ）、入出力切替部３３₁は、図１５に示す処理を終了する。

また、ステップＳ４４において第１および第２インターフェイス部３１₁、３２₁への副制御部からの入力データが共に異常ではないと判定された場合（ステップＳ４４；Ｎｏ）も、入出力切替部３３₁は、図１５に示す処理を終了する。なお、入出力切替部３３₁は、全ての副制御部からの入力データがすべて異常である場合も、図１５に示す処理を終了する。なお、後述するように、バックアップ用の制御装置１_n+1が設けられる状態で、全ての副制御部からの入力データがすべて異常である場合、入出力切替部３３₁は、制御装置１_n+1の制御部１６を副制御部として選択することができる。

次に、図１５に示すステップＳ４０の第１処理について説明する。図１７は、図１５に示す第１処理の流れを示すフローチャートである。

図１７に示すように、入出力切替部３３₁は、主制御部から第１インターフェイス部３１₁への入力データが正常であるか否かを判定する（ステップＳ５０）。入出力切替部３３₁は、主制御部からの入力データは正常であるか否かを、主制御部からの入力データに含まれる正常検出用データに基づいて判定する。

例えば、入出力切替部３３₁は、正常検出用データがカウント値である場合、かかるカウント値が前回のカウント値からインクリメントされたものであれば、入力データが正常であると判定し、そうでなければ、入力データが異常であると判定する。

また、入出力切替部３３₁は、正常検出用データが正常か異常かを示す情報である場合、正常検出用データが正常を示す情報であれば、入力データが正常であると判定し、正常検出用データが異常を示す情報であれば、入力データが異常であると判定する。

ステップＳ５０において、入力データが正常であると判定した場合（ステップＳ５０；Ｙｅｓ）、入出力切替部３３₁は、主制御部から第１インターフェイス部３１₁への入力データを第１インターフェイス部３１₁から取得し、入力処理部３４₁へ渡す（ステップＳ５１）。

入力データが異常であると判定した場合（ステップＳ５０；Ｎｏ）、入出力切替部３３₁は、主制御部から第２インターフェイス部３２₁への入力データが正常であるか否かを判定する（ステップＳ５２）。かかる処理において、主制御部からの入力データは正常であるか否かの判定を、ステップＳ５０の処理と同様に、正常検出用データに基づいて行う。

ステップＳ５２において、入力データが正常であると判定した場合（ステップＳ５２；Ｙｅｓ）、入出力切替部３３₁は、主制御部から第２インターフェイス部３２₁への入力データを第２インターフェイス部３２₁から取得し、入力処理部３４₁へ渡す（ステップＳ５３）。ステップＳ５３の処理が終了した場合、ステップＳ５１の処理が終了した場合、または、入力データが異常であると判定した場合（ステップＳ５２；Ｎｏ）、入出力切替部３３₁は、図１７に示す処理を終了する。

次に、図１５に示すステップＳ４３の第２処理について説明する。図１８は、図１５に示す第２処理の流れを示すフローチャートである。

図１８に示すように、入出力切替部３３₁は、選択された副制御部から第１インターフェイス部３１₁への入力データが正常であるか否かを判定する（ステップＳ６０）。入出力切替部３３₁は、選択された副制御部からの入力データは正常であるか否かを、選択された副制御部からの入力データに含まれる正常検出用データに基づいて判定する。なお、係る処理は、ステップＳ５０の処理と同様の処理である。

ステップＳ６０において、入力データが正常であると判定した場合（ステップＳ６０；Ｙｅｓ）、入出力切替部３３₁は、選択された副制御部から第１インターフェイス部３１₁への入力データを第１インターフェイス部３１₁から取得し、入力処理部３４₁へ渡す（ステップＳ６１）。

入力データが異常であると判定した場合（ステップＳ６０；Ｎｏ）、入出力切替部３３₁は、選択された副制御部から第２インターフェイス部３２₁への入力データが正常であるか否かを判定する（ステップＳ６２）。かかる処理において、選択された副制御部からの入力データは正常であるか否かの判定を、ステップＳ５２の処理と同様に、正常検出用データに基づいて行う。

ステップＳ６２において、入力データが正常であると判定した場合（ステップＳ６２；Ｙｅｓ）、入出力切替部３３₁は、選択された副制御部から第２インターフェイス部３２₁への入力データを第２インターフェイス部３２₁から取得し、入力処理部３４₁へ渡す（ステップＳ６３）。ステップＳ６３の処理が終了した場合、ステップＳ６１の処理が終了した場合、または、入力データが異常であると判定した場合（ステップＳ６２；Ｎｏ）、入出力切替部３３₁は、図１８に示す処理を終了する。

このように、設備機器や管理機器の入出力切替部３３は、正常検出用データに基づき、出力データの異常を検出することができることから、一方のネットワーク６上の出力データが異常である場合であっても、正常な出力データを判定して取得することができる。

また、設備機器や管理機器の入出力切替部３３は、２つのネットワーク６を介して送信される主制御部からの入力データが共に異常である場合、副制御部からの入力データを選択し、制御部３６は、入出力切替部３３が選択した入力データに基づいて動作する。これにより、設備機器や管理機器は、いずれの制御装置１のデータを用いるかを選択することができる。

そのため、第１〜第ｎ制御装置１₁〜１_nのうち一部の制御装置１が故障した場合であっても、故障した制御装置１に対応する設備２０１の運転をシームレスに継続することができる。また、各制御装置１は、一部の制御装置１が故障した場合であっても、設備機器や管理機器に対してデータの選択指令などを行うことなく、故障した制御装置１に対応する設備２０１の運転をシームレスに継続することができるため、処理を簡素化することができる。

なお、上述した実施形態では、製鉄制御システム１００において、４つ以上の制御装置１を設けた例を説明したが、制御装置１の個数は、２つ以上であればよい。制御装置１の個数は、２つである場合、一方の制御装置１に故障が生じた場合であっても、残りの１つの制御装置１で設備の運転を行うことができ、製鉄制御システム１００の信頼性を向上させることができる。

また、制御装置１の個数を３つとすることにより、仮に、２つの制御装置１に故障が生じた場合であっても、残りの１つの制御装置１で設備の運転を行うことができ、製鉄制御システム１００の信頼性を飛躍的に向上させることができる。制御装置１の個数を４つ以上とした場合には、製鉄制御システム１００の信頼性をさらに飛躍的に向上させることができる。このように制御装置１の個数が増す毎に製鉄制御システム１００の信頼性を大幅に向上させることができる。

なお、上述した実施形態では、制御装置１の演算部１０において、第１〜第ｎ制御部１６₁〜１６_nをそれぞれ一つずつ設けているが、制御装置１の構成はかかる構成に限定されず、例えば、図１９に示す構成であってもよい。図１９は、実施形態に係る制御装置１の他の構成例を示す図である。

図１９に示す制御装置１は、物理的に互いに独立した制御ユニットとして第１演算部１０₁（主制御ユニットの一例）と第２演算部１０₂（副制御ユニットの一例）とを備える。第１演算部１０₁と第２演算部１０₂は、上述した演算部１０と同様の構成であり、それぞれ上述した制御部１６₁〜１６_nとしての機能を実行する。そのため、１周期分のデータの処理が終わった時点で、第１演算部１０₁と第２演算部１０₂間で第１〜第ｎ制御部１６₁〜１６_nでの制御処理状態は同じである。

入力処理部１４は、入出力切替部１３から取得した出力データを第１演算部１０₁と第２演算部１０₂とにそれぞれ渡す。また、出力処理部１５は、第１演算部１０₁が正常である場合、第１演算部１０₁からの入力データを入出力切替部１３へ渡し、第１演算部１０₁が異常である場合、第２演算部１０₂からの入力データを入出力切替部１３へ渡す。これにより、図１９に示す制御装置１は、第１演算部１０₁が故障した場合であっても、第２演算部１０₂からの入力データによって設備２０１の運転を継続することができる。

また、第１〜第ｎ制御装置１₁〜１_nに加え、さらに、バックアップ専用の制御装置１_n+1を設けることもできる。図２０は、バックアップ専用の制御装置１_n+1をさらに設けた製鉄制御システム１００の構成例を示す図であり、理解を容易にするため、制御装置１₁〜１_n+1とネットワーク６₁、６₂以外の構成は図示していない。

図２０に示す制御システム１００は、第１〜第ｎ制御装置１₁〜１_nに加え、バックアップ専用の制御装置１_n+1が設けられる。かかる制御装置１_n+1は、図３または図１９に示す制御装置１の構成と同じであり、第１〜第ｎ制御装置１₁〜１_nとは別体である。

したがって、仮に、第１〜第ｎ制御装置１₁〜１_nがすべて故障した場合であっても、バックアップ用の制御装置１_n+1により設備の運転を行うことができ、例えば、より高い信頼性の製鉄制御システム１００を構築する場合に有効である。また、バックアップ用の制御装置１_n+1を第１〜第ｎ制御装置１₁〜１_nとは異なる場所（例えば、異なる建屋や離れた場所）に設置することにより、地震、津波、台風等の自然災害に対して信頼性を向上させることができる。

なお、上述した実施形態では、鉄鋼プラント２００を制御する製鉄制御システム１００について説明したが、かかる製鉄制御システム１００は、制御システムの一例である。すなわち、駆動装置２、リモートＩ／Ｏ装置３、ＨＭＩ４およびＥＷＳ５は、第１〜第ｎ制御装置１₁〜１_nによって制御される機器の一例である、本実施形態に係る制御システムは、例えば、水処理プラント、火力プラント、電力配電設備など、様々なプラントや設備に適用することができ、第１〜第ｎ制御装置１₁〜１_nと各プラントの機器や各設備の機器とによってシステムの信頼性を向上させることができる。

また、図７〜図１１に示すデータ伝送マップは一例であり、出力データや入力データの伝送順序等は適宜変更することができる。また、図１６に示す選択テーブルは、一例であり、例えば、設備機器や管理機器は、異常のない制御装置１であれば、任意に選択することもできる。

以上のように、製鉄制御システム１００を含む制御システムは、複数の設備のうちそれぞれ異なる設備を主制御対象として制御する複数の制御装置１₁〜１_nを備え、各制御装置１は、複数の設備のうち主制御対象の設備以外の設備をバックアップ用の副制御対象として制御する手段を備える。これにより、システムの信頼性を向上させることができる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１₁〜１_n、１ 制御装置（第１〜第３制御装置の一例）
１_n+1 制御装置（第４制御装置の一例）
２_{1_1}〜２_{1_m}、２_{2_1}〜２_{2_p}、２_{3_1}〜２_{3_q}、・・・、２_{n_1}〜２_{n_k}、２ 駆動装置
３_{1_1}〜３_{1_x}、３_{2_1}〜３_{2_y}、３_{3_1}〜３_{3_w}、・・・、３_{n_1}〜３_{n_z}、３ リモートＩ／Ｏ装置
４₁〜４_S ＨＭＩ
５₁〜５_T ＥＷＳ
６₁〜６₆ ネットワーク
８₁〜８_n 制御盤
１０ 演算部
１６₁〜１６_n、１６ 制御部（主制御部、副制御部の一例）
３３₁〜３３₄、３３ 入出力切替部（選択部の一例）

Claims (8)

1. 第１設備に対応する第１制御を実行する主制御部を備える第１制御装置と、
   第２設備に対応する第２制御を実行する主制御部を備える第２制御装置と、を備え、
   前記第１制御装置は、前記第２制御を実行する副制御部を備え、
   前記第２制御装置は、前記第１制御を実行する副制御部を備え、
   前記第１制御装置の前記副制御部は、前記第２制御装置による前記第２制御の実行と並行して前記第２制御の演算処理を実行し、
   前記第２制御装置の前記副制御部は、前記第１制御装置による前記第１制御の実行と並行して前記第１制御の演算処理を実行し、
   前記第１制御装置における前記第１制御の演算処理と、前記第２制御装置における前記第１制御の演算処理とは同時にかつ互いの演算結果によらず処理され、
   前記第１制御装置における前記第２制御の演算処理と、前記第２制御装置における前記第２制御の演算処理とは同時にかつ互いの演算結果によらず処理され、
   前記第１設備は、１以上の第１設備機器を含み、
   前記第１設備機器は、前記第１制御装置から送信されるデータに基づき前記第１制御装置から送信されるデータの正常検出を行い、前記第１制御装置から送信されるデータが正常な場合、前記第１制御装置から送信されるデータを選択し、前記第１制御装置から送信されるデータが異常な場合、前記第２制御装置から送信されるデータを選択する第１選択部を備え、
   前記第２設備は、１以上の第２設備機器を含み、
   前記第２設備機器は、前記第２制御装置から送信されるデータに基づき前記第２制御装置から送信されるデータの正常検出を行い、前記第２制御装置から送信されるデータが正常な場合、前記第２制御装置から送信されるデータを選択し、前記第２制御装置から送信されるデータが異常な場合、前記第１制御装置から送信されるデータを選択する第２選択部を備える
   ことを特徴とする製鉄制御システム。
2. 前記第１制御および前記第２制御は、シーケンス制御によって行われる
   ことを特徴とする請求項１に記載の製鉄制御システム。
3. 前記第１制御装置および前記第２制御装置は、それぞれ前記主制御部と前記副制御部とを含む主制御ユニットとは別に、前記第１制御と前記第２制御を実行する主制御部と副制御部とを含む副制御ユニットをさらに備える
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の製鉄制御システム。
4. 第３設備に対応する第３制御を実行する主制御部と、前記第１制御および前記第２制御をそれぞれ実行する複数の副制御部を備える第３制御装置を備え、
   前記第１制御装置および前記第２制御装置は、それぞれ前記第３制御を実行する副制御部をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の製鉄制御システム。
5. 前記第１制御装置と前記第２制御装置とは互いに別体の制御装置である
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の製鉄制御システム。
6. 前記第１制御装置と前記第２制御装置とは互いに異なる制御盤に収容される
   ことを特徴とする請求項５に記載の製鉄制御システム。
7. 前記第１制御および前記第２制御をそれぞれ実行するバックアップ用の第４制御装置をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の製鉄制御システム。
8. 第１機器に対応する第１制御を実行する主制御部を備える第１制御装置と、
   第２機器に対応する第２制御を実行する主制御部を備える第２制御装置と、を備え、
   前記第１制御装置は、前記第２制御を実行する副制御部を備え、
   前記第２制御装置は、前記第１制御を実行する副制御部を備え、
   前記第１制御装置の前記副制御部は、前記第２制御装置による前記第２制御の実行と並行して前記第２制御の演算処理を実行し、
   前記第２制御装置の前記副制御部は、前記第１制御装置による前記第１制御の実行と並行して前記第１制御の演算処理を実行し、
   前記第１制御装置における前記第１制御の演算処理と、前記第２制御装置における前記第１制御の演算処理とは同時にかつ互いの演算結果によらず処理され、
   前記第１制御装置における前記第２制御の演算処理と、前記第２制御装置における前記第２制御の演算処理とは同時にかつ互いの演算結果によらず処理され、
   前記第１機器は、１以上の第１設備機器を含み、
   前記第１設備機器は、前記第１制御装置から送信されるデータに基づき前記第１制御装置から送信されるデータの正常検出を行い、前記第１制御装置から送信されるデータが正常な場合、前記第１制御装置から送信されるデータを選択し、前記第１制御装置から送信されるデータが異常な場合、前記第２制御装置から送信されるデータを選択する第１選択部を備え、
   前記第２機器は、１以上の第２設備機器を含み、
   前記第２設備機器は、前記第２制御装置から送信されるデータに基づき前記第２制御装置から送信されるデータの正常検出を行い、前記第２制御装置から送信されるデータが正常な場合、前記第２制御装置から送信されるデータを選択し、前記第２制御装置から送信されるデータが異常な場合、前記第１制御装置から送信されるデータを選択する第２選択部を備える
   ことを特徴とする制御システム。

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